專利名稱：使用影像分析的矯形外科固定術(shù)的制作方法
使用影像分析的矯形外科固定術(shù)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本專利申請(qǐng)要求2010年5月19日提交的英國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)GB1008281. 6的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在此。
背景技術(shù)：
用于治療骨折和/或骨畸形的技術(shù)可以包括對(duì)外部固定器(例如，固定框架)的使用，所述外部固定器在骨折部位的相對(duì)側(cè)上被手術(shù)安裝到骨段上。拍攝骨折部位處的固定器和骨段的成對(duì)放射攝影圖像。通常，放射攝影圖像必須相對(duì)于彼此是正交或垂直的，并與患者的解剖結(jié)構(gòu)軸線對(duì)準(zhǔn)。來(lái)自圖像的數(shù)據(jù)隨后使用正交投影技術(shù)進(jìn)行操縱以構(gòu)造固定器和骨段的三維表示，所述三維表示能夠在制定治療計(jì)劃時(shí)使用，并且所述治療計(jì)劃可例如包括通過(guò)固定器的調(diào)節(jié)而使骨段重新對(duì)準(zhǔn)。但是，獲得骨折部位的正交放射攝影圖像的能力會(huì)被超出外科醫(yī)生的控制的因素 所限制，例如成像裝置的可操縱性、骨折或畸形的解剖結(jié)構(gòu)位置、和/或在定位斷肢以用于正交成像時(shí)患者的疼痛。諸如這些的限制因素會(huì)向成像過(guò)程引入不準(zhǔn)確性。這些不準(zhǔn)確性可能具有非期望的后果，例如骨段在愈合過(guò)程期間的不當(dāng)對(duì)準(zhǔn)、在骨段之間的受侵害的聯(lián)合、需要額外輪次的放射攝影成像以有利于對(duì)準(zhǔn)校正、或者甚至需要額外的手術(shù)過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種矯形外科固定方法包括將固定裝置附接到第一和第二骨段上。所述方法還包括從相對(duì)于所述固定裝置的第一定向捕捉所述固定裝置和骨段的第一圖像。所述方法還包括從與所述第一定向不同的相對(duì)于所述固定裝置的第二定向捕捉所述固定裝置和骨段的第二圖像。所述方法還包括計(jì)算分別用于第一和第二圖像的第一和第二變換矩陣。所述方法還包括利用所述變換矩陣重構(gòu)所述第一和第二骨段相對(duì)于所述固定裝置的三維表示。根據(jù)可選實(shí)施例，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)具有存儲(chǔ)在其上的計(jì)算機(jī)可讀指令，所述計(jì)算機(jī)可讀指令在由處理器執(zhí)行時(shí)執(zhí)行矯形外科固定影像分析方法。所述方法包括經(jīng)由成像器捕捉固定裝置和附接到其上的第一和第二骨段的第一和第二圖像。所述第一圖像從第一定向捕捉，而第二圖像從與所述第一定向不同的第二定向捕捉。所述方法還包括獲得多個(gè)成像場(chǎng)景參數(shù)。所述方法還包括基于所述多個(gè)成像場(chǎng)景參數(shù)重構(gòu)所述第一和第二骨段相對(duì)于所述固定裝置的三維表示。


前面的概述、以及下面對(duì)本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述將在與附圖相結(jié)合地閱讀時(shí)被更好地理解。為了說(shuō)明使用影像分析的矯形外科固定方法和/或技術(shù)，在附圖中示出了優(yōu)選實(shí)施例。但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，本申請(qǐng)并不限于在附圖中例示的確切布置和/或機(jī)構(gòu)，在附圖中
圖I是根據(jù)實(shí)施例的定位用于成像的固定組件的透視圖；圖2是圖I中例示的固定組件的示例成像過(guò)程的透視圖；以及圖3是例示了根據(jù)實(shí)施例的使用影像分析過(guò)程的示例矯形外科固定的流程圖。
具體實(shí)施例方式為方便起見(jiàn)，在附圖中例示的各種實(shí)施例中的相同或等同元件已經(jīng)標(biāo)記有相同的附圖標(biāo)記。特定術(shù)語(yǔ)在下面的描述中僅僅為了方便使用而非限制。詞語(yǔ)“右”、“左”、“頂”和“底”指代對(duì)其進(jìn)行參照的附圖中的方向。詞語(yǔ)“向內(nèi)”、“向內(nèi)地”、“向外”、“向外地”指的是分別朝向和遠(yuǎn)離設(shè)備及其指代部件的幾何中心的方向。旨在非限制性的術(shù)語(yǔ)包括以上列出的詞語(yǔ)、它們的衍生和類似含義的詞語(yǔ)。首先參照?qǐng)D1，身體組織(例如第一骨段102和第二骨段104)可被對(duì)準(zhǔn)和/或定向 以促進(jìn)身體組織之間的聯(lián)合或其他愈合。身體組織的對(duì)準(zhǔn)和/或定向能夠通過(guò)將身體組織連接到可調(diào)節(jié)固定裝置(例如矯形外科固定器100)而實(shí)現(xiàn)。矯形外科固定器能夠包括外部固定裝置，該外部固定裝置包括多個(gè)分離的固定器構(gòu)件，這些固定器構(gòu)件保持于患者身體外部，但是例如使用微創(chuàng)附接構(gòu)件小心附接到相應(yīng)的身體組織上。通過(guò)調(diào)節(jié)固定器構(gòu)件相對(duì)于彼此的空間定位，附接于其上的相應(yīng)身體組織能被再定向和/或以其他方式帶至彼此對(duì)準(zhǔn)，例如以在愈合過(guò)程期間促進(jìn)身體組織之間的聯(lián)合。外部矯形外科固定器與本文所述的影像分析和定位技術(shù)相結(jié)合的使用在下述應(yīng)用中會(huì)是有利的當(dāng)身體組織的直接測(cè)量和操縱為不可能時(shí)，當(dāng)期望以有限創(chuàng)傷或微創(chuàng)到達(dá)身體組織時(shí)等。固定器構(gòu)件能夠經(jīng)由調(diào)節(jié)構(gòu)件彼此相連，調(diào)節(jié)構(gòu)件被配置為有利于固定器構(gòu)件相對(duì)于彼此的空間再定位。例如，在例示的實(shí)施例中，矯形外科固定器100包括呈上固定器環(huán)106和下固定器環(huán)108形式的一對(duì)固定器構(gòu)件。固定器環(huán)106、108能被相同或不同地構(gòu)造。例如，固定器環(huán)106、108能具有相同或不同的直徑。類似地，固定器環(huán)106、108能被構(gòu)造為具有變化的橫截面直徑、厚度等。應(yīng)當(dāng)理解的是，矯形外科固定器100的固定器構(gòu)件并不限于例示的上固定器環(huán)106和下固定器環(huán)108，并且矯形外科固定器100能被替換地構(gòu)造。例如，可以設(shè)有額外的固定器環(huán)并將其與固定器環(huán)106和/或108互連。還應(yīng)當(dāng)理解的是，固定器構(gòu)件的幾何形狀并不限于環(huán)，并且至少一個(gè)(例如所有)固定器構(gòu)件能夠使用任意其他合適的幾何形狀替換地構(gòu)造。第一骨段102和第二骨段104能夠使用可安裝到固定器環(huán)106、108上的附接構(gòu)件分別剛性地附接到上固定器環(huán)106和下固定器環(huán)108上。例如，在例示的實(shí)施例中，附接構(gòu)件被設(shè)為附接桿HO和附接線纜112的形式。桿110和線纜112在近端部與相反的遠(yuǎn)端部之間延伸，其中近端部附接到安裝構(gòu)件114 (其安裝到固定器環(huán)106、108上)上，而遠(yuǎn)端部被插入或以其他方式固定到骨段102、104上。安裝構(gòu)件114能夠在沿著固定器環(huán)106、108周長(zhǎng)的預(yù)定點(diǎn)處可拆卸地安裝至固定器環(huán)106，例如通過(guò)將它們?cè)O(shè)置到由固定器環(huán)限定的螺紋孔徑內(nèi)。關(guān)于每個(gè)固定器環(huán)106、108，安裝構(gòu)件114能被安裝到環(huán)的上表面、環(huán)的下表面、或其任意組合上。應(yīng)當(dāng)理解的是，附接構(gòu)件并不限于例示實(shí)施例的構(gòu)造。例如，任意數(shù)量的安裝構(gòu)件(例如例示的桿110和線纜112和任意其他構(gòu)件)能被用于如期望地將骨段固定到相應(yīng)的固定器構(gòu)件上。還應(yīng)當(dāng)理解的是，附接構(gòu)件(例如桿110和/或線纜112)中的一個(gè)或多個(gè)能夠替換地被配置為在不利用安裝構(gòu)件114的情況下直接安裝到固定器環(huán)106、108上。上固定器環(huán)106和下固定器環(huán)108能夠通過(guò)至少一個(gè)(例如多個(gè))調(diào)節(jié)構(gòu)件彼此相連。至少一個(gè)(例如所有)調(diào)節(jié)構(gòu)件能被配置為使固定器環(huán)相對(duì)于彼此的空間定位能夠被調(diào)節(jié)。例如，在例示的實(shí)施例中，上固定器環(huán)106和下固定器環(huán)108使用以長(zhǎng)度可調(diào)支柱116的形式設(shè)置的多個(gè)調(diào)節(jié)構(gòu)件而彼此相連。應(yīng)當(dāng)理解的是，矯形外科固定器100的構(gòu)造并不限于例示實(shí)施例的六個(gè)支柱116，并且如期望能夠使用更多或更少的支柱。長(zhǎng)度可調(diào)支柱116中的每一個(gè)能夠包括相對(duì)的上支柱臂118和下支柱臂120。上支柱臂118和下支柱臂120中的每一個(gè)具有設(shè)置在聯(lián)接構(gòu)件或套筒122中的近端部、以及聯(lián)接到萬(wàn)向節(jié)124上的相對(duì)的遠(yuǎn)端部，其中所述萬(wàn)向節(jié)124分別安裝到上固定器環(huán)106和下固定器環(huán)108上。例示實(shí)施例的萬(wàn)向節(jié)以圍繞上固定器環(huán)106和下固定器環(huán)108周長(zhǎng)均勻間隔開(kāi)的成對(duì)方式設(shè)置，但若期望則能夠替換地布置在固定器環(huán)上的任意其他位置中。每個(gè)支柱116的上支柱臂118和下支柱臂120的近端部可以具有限定在其上的螺 紋部，該螺紋部被配置為由在套筒122中限定的互補(bǔ)螺紋部接收，使得當(dāng)支柱116的上支柱臂118和下支柱臂120的近端部被接收在相應(yīng)的套筒122中時(shí)，套筒122的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致上支柱臂118和下支柱臂120在套筒122內(nèi)平移，由此導(dǎo)致取決于旋轉(zhuǎn)方向的支柱116的伸長(zhǎng)或縮短。由此，每個(gè)支柱116的長(zhǎng)度能夠相對(duì)于其余支柱獨(dú)立地調(diào)節(jié)。應(yīng)當(dāng)理解的是，調(diào)節(jié)構(gòu)件并不限于例示實(shí)施例的長(zhǎng)度可調(diào)支柱116，并且若期望則調(diào)節(jié)構(gòu)件能被替換地構(gòu)造，例如使用一個(gè)或多個(gè)替換幾何形狀、替換的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等等。長(zhǎng)度可調(diào)支柱116和萬(wàn)向節(jié)124 (長(zhǎng)度可調(diào)支柱116通過(guò)萬(wàn)向節(jié)124安裝到上固定器環(huán)106和下固定器環(huán)108上)允許矯形外科固定器100功能非常類似于斯圖爾特平臺(tái)，并且更具體地類似牽張成骨環(huán)系統(tǒng)、六足器、或泰勒空間框架。即，通過(guò)對(duì)支柱116進(jìn)行長(zhǎng)度調(diào)節(jié)，上固定器環(huán)106和下固定器環(huán)108的空間定位、并且由此骨段102、104的空間定位能夠更改。例如，在例示的實(shí)施例中，第一骨段102附接到上固定器環(huán)106上，而第二骨段104附接到下固定器環(huán)108上。應(yīng)當(dāng)理解的是，第一骨段102和第二骨段104與上固定器環(huán)106和下固定器環(huán)108的附接不限于例示實(shí)施例(例如，當(dāng)?shù)谝还嵌?02和第二骨段104的縱向中心軸線L1、L2基本垂直于上固定器環(huán)106和下固定器環(huán)108的相應(yīng)平面時(shí))，并且外科醫(yī)生在配置矯形外科固定器100時(shí)具有在使第一骨段102和第二骨段104在上固定器環(huán)106和下固定器環(huán)108內(nèi)對(duì)準(zhǔn)方面的完全靈活性。通過(guò)改變支柱116中的一個(gè)或多個(gè)的長(zhǎng)度，上固定器環(huán)106和下固定器環(huán)108并且由此骨段102和104能夠相對(duì)于彼此再定位，使得它們相應(yīng)的縱向軸線LI、L2基本上彼此對(duì)準(zhǔn)，并且使得它們相應(yīng)的骨折端部103、105彼此抵接，以便在愈合過(guò)程期間促進(jìn)聯(lián)合。應(yīng)當(dāng)理解的是，支柱116的調(diào)節(jié)并不限于本文所述的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)，并且若期望則支柱116能夠不同地調(diào)節(jié)。還應(yīng)當(dāng)理解的是，調(diào)節(jié)固定器構(gòu)件的位置不限于調(diào)節(jié)長(zhǎng)度可調(diào)支柱116的長(zhǎng)度，并且固定器構(gòu)件相對(duì)于彼此的定位能夠被可選地調(diào)節(jié)，例如根據(jù)連接到固定裝置上的調(diào)節(jié)構(gòu)件的類型和/或數(shù)目。矯形外科固定裝置(例如,矯形外科固定器100)的固定器構(gòu)件的再定位能被用于校正身體組織內(nèi)的角位移、平移、旋轉(zhuǎn)、或其任意組合。固定裝置(例如，矯形外科固定器100)與本文所述的技術(shù)一起利用能夠單獨(dú)或同時(shí)校正多個(gè)這種位移缺陷。但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，固定裝置并不限于例示的矯形外科固定器100，并且若期望則固定裝置能被替換地構(gòu)造。例如，固定裝置可以包括額外的固定構(gòu)件，可以包括具有替換幾何形狀的固定構(gòu)件，可以包括更多或更少的調(diào)節(jié)構(gòu)件，可以包括替換構(gòu)造的調(diào)節(jié)構(gòu)件，或其任意組合?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2-3，例示了使用根據(jù)實(shí)施例的影像分析過(guò)程或方法的示例矯形外科固定。圖3的流程圖中描繪了用于使用影像分析方法300執(zhí)行示例矯形外科固定的步驟。在步驟302，身體組織(例如第一骨段102和第二骨段104)能夠連接到可調(diào)節(jié)固定裝置上，例如連接到上述矯形外科固定器100上。在步驟304，通過(guò)固定到骨段102、104上的矯形外科固定器100，能夠拍攝固定器100和骨段102、104的至少一幅(例如多幅)圖像。圖像能夠使用相同或不同的成像技術(shù)捕捉。例如，圖像能夠使用X射線成像、計(jì)算機(jī)斷層掃描、核磁共振成像、超聲波、紅外成像、攝影、X射線透視、視覺(jué)光譜成像、或其任意組合而獲得。圖像能夠從相對(duì)于彼此且相對(duì)于固定器100和骨段102、104的任意位置和/或定 向捕捉。換言之，沒(méi)有對(duì)所捕捉圖像相對(duì)于彼此正交或與患者的解剖結(jié)構(gòu)軸線對(duì)準(zhǔn)的要求，從而向外科醫(yī)生提供在定位成像器130方面的接近完全的靈活性。優(yōu)選地，圖像126、128從不同的方向或定向捕捉，使得圖像不重疊。例如，在例示的實(shí)施例中，成對(duì)圖像126、128的的圖像平面相對(duì)于彼此不垂直。換言之，在圖像126、128的圖像平面之間的角度α不等于90度，使得圖像126、128相對(duì)于彼此非正交。優(yōu)選地，拍攝至少兩幅圖像，盡管捕捉額外的圖像能夠提高該方法的精確度。圖像126、128能夠使用一個(gè)或多個(gè)成像源或成像器(例如X射線成像器130和/或?qū)?yīng)的圖像捕捉設(shè)備127、129)捕捉。圖像126、128可以是由單個(gè)可再定位X射線成像器130捕捉的X射線圖像，或者可由分開(kāi)定位的各成像器130捕捉。優(yōu)選地，圖像捕捉裝置127、129和/或成像器130相對(duì)于三維空間的空間原點(diǎn)135的位置(在下面更詳細(xì)描述)是已知的。成像器130能夠在外科醫(yī)生的控制下手動(dòng)定位和/或定向、自動(dòng)定位(例如通過(guò)軟件輔助成像器)、或其任意組合。在步驟306，獲得與固定器100、骨段102和104、一個(gè)或多個(gè)成像器130、以及圖像捕捉裝置127、129相關(guān)的成像場(chǎng)景參數(shù)。如在下文更詳細(xì)描述的，成像場(chǎng)景參數(shù)可以在構(gòu)造骨段102、104在固定器100中的定位的三維表示中使用。成像場(chǎng)景參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)可以是已知的。未知的成像場(chǎng)景參數(shù)是能被獲得的，例如通過(guò)在X射線圖像126、128的二維空間中的固定器元件表示的位置與那些元件在固定器100的幾何形狀上的三維位置進(jìn)行數(shù)學(xué)比較而獲得。在優(yōu)選實(shí)施例中，成像場(chǎng)景參數(shù)能夠使用小孔或立體相機(jī)模型進(jìn)行計(jì)算。例如，如在下文更詳細(xì)描述的，成像場(chǎng)景參數(shù)能夠使用矩陣代數(shù)而被數(shù)值地確定。成像場(chǎng)景參數(shù)可以包括但不限于圖像像素比例因子、圖像像素寬高比、圖像傳感器傾斜系數(shù)、圖像尺寸、焦距、成像源的位置和定向、基點(diǎn)(被定義為位于最靠近相應(yīng)成像器130的相應(yīng)圖像126、128的平面中的點(diǎn))的位置、固定器100元件的位置和定向、以及成像源的透鏡的位置和定向。在優(yōu)選實(shí)施例中，至少一些(例如所有)成像場(chǎng)景參數(shù)能夠通過(guò)特定部件或固定器100的固定器元件在圖像126、128的二維空間內(nèi)的表示的位置與那些相同固定器元件在實(shí)際的、三維空間中的對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行比較而獲得。固定器元件包括矯形外科固定器100的部件，并且優(yōu)選地是在圖像126、128中易于識(shí)別的部件。點(diǎn)、線、二次曲線等、或其任意組合能被用于描述固定器元件的相應(yīng)幾何形狀。例如，在比較中使用的固定器元件的表示能夠包括長(zhǎng)度可調(diào)支柱116中的一個(gè)或多個(gè)的中心線、萬(wàn)向節(jié)124的中心點(diǎn)、安裝構(gòu)件114的中心點(diǎn)等。固定器元件還能夠包括與 固定器100的上述部件不同的標(biāo)記元件。標(biāo)記元件能夠在比較時(shí)使用，作為對(duì)固定器100的部件的使用的補(bǔ)充或替代。標(biāo)記元件能夠在成像之前安裝到固定器100各部件的特定位置、能夠嵌入固定器100的各部件內(nèi)、或者其任意組合。標(biāo)記元件能被配置為當(dāng)與固定器100的其他部件的可視性相比時(shí)增強(qiáng)在圖像126、128中的可視性。例如，標(biāo)記元件可以由不同的材料(例如，不透射線材料)構(gòu)成，或者可被構(gòu)造為具有易于將其與圖像126、128中的固定器100的其他部件相區(qū)分的幾何形狀。在示例實(shí)施例中，標(biāo)記元件能夠具有與它們?cè)诠潭ㄆ?00上的相應(yīng)位置相對(duì)應(yīng)的指定幾何形狀。在步驟306A，固定器元件能被識(shí)別以在比較時(shí)使用。固定器元件的識(shí)別和它們相應(yīng)位置的確定能夠由外科醫(yī)生、通過(guò)軟件輔助、或通過(guò)其任意組合來(lái)執(zhí)行。固定器元件在圖像126、128的二維空間中的位置相對(duì)于在圖像126、128的成像平面中限定的局部原點(diǎn)確定。局部原點(diǎn)125作為用于確定固定器兀件在圖像126、128中的位置的“零點(diǎn)”。固定器元件的位置能夠通過(guò)它們相對(duì)于相應(yīng)局部原點(diǎn)125的相應(yīng)X和y坐標(biāo)確定。局部原點(diǎn)125在相應(yīng)圖像內(nèi)的位置可以是任意的，只要其位于圖像平面中即可。典型地，原點(diǎn)位于圖像的中心或圖像的一角，例如左下角。應(yīng)當(dāng)理解的是，局部原點(diǎn)的位置并不限于例示的局部原點(diǎn)125，并且局部原點(diǎn)125能被替換地限定在任意其他位置。還應(yīng)當(dāng)理解的是，局部原點(diǎn)125的位置可由外科醫(yī)生、通過(guò)軟件輔助、或通過(guò)其任意組合來(lái)指定。在步驟306B，可以針對(duì)每幅所述圖像126、128計(jì)算相應(yīng)的變換矩陣P。變換矩陣能被用于將一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)固定器元件在實(shí)際三維空間中的位置坐標(biāo)映射到一個(gè)或多個(gè)固定器元件在相應(yīng)圖像126、128的二維空間中的對(duì)應(yīng)位置坐標(biāo)。應(yīng)當(dāng)理解的是，在兩幅圖像126、128的比較時(shí)無(wú)需使用一個(gè)或多個(gè)相同的固定器元件。例如，在構(gòu)造與圖像126相關(guān)聯(lián)的變換矩陣時(shí)使用的固定器元件可以與在構(gòu)造與圖像128相關(guān)聯(lián)的變換矩陣式時(shí)使用的固定器元件相同或不同。還應(yīng)當(dāng)理解的是，增大在計(jì)算變換矩陣時(shí)使用的固定器元件的數(shù)目能夠增大方法的精確度。以下方程表示這種操作
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L J I符號(hào)X和y表不在圖像126、128的二維空間中的固定器兀件點(diǎn)相對(duì)于局部原點(diǎn)125的位置坐標(biāo)。符號(hào)X、Y和Z表示在實(shí)際三維空間中的固定器元件點(diǎn)相對(duì)于空間原點(diǎn)135的位置坐標(biāo)。在例示的實(shí)施例中，與由上固定器環(huán)106的上表面限定的平面中心相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)已被指定為空間原點(diǎn)135。例示矩陣P可以是至少四元素寬和三元素高。在優(yōu)選實(shí)施例中，矩陣P的元素能夠通過(guò)求解以下矩陣方程而算出A · ρ=Β(2)矢量P能夠包括表示矩陣P的值的11個(gè)元素。以下方程給出了元素在矢量P和矩陣P中的布置/ = [/ , ρ2 ρ3 ρ4 p5 p6 P7 ρ% p9 pi0 pnf (3)
權(quán)利要求
1.一種矯形外科固定方法，所述方法包括 將固定裝置附接到第一和第二骨段上； 從相對(duì)于所述固定裝置的第一定向捕捉所述固定裝置和所述骨段的第一圖像； 從相對(duì)于所述固定裝置的第二定向捕捉所述固定裝置和所述骨段的第二圖像，所述第二定向與所述第一定向不同； 分別計(jì)算用于所述第一和第二圖像的第一和第二變換矩陣；以及 利用所述變換矩陣重構(gòu)所述第一和第二骨段相對(duì)于所述固定裝置的三維表示。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述固定裝置包括 附接到所述第一骨段上的第一固定元件； 附接到所述第二骨段上的第二固定元件；以及 多個(gè)調(diào)節(jié)構(gòu)件，所述多個(gè)調(diào)節(jié)構(gòu)件將所述第一固定元件連接至所述第二固定元件。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述第一和第二定向相對(duì)于彼此非正交。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述固定裝置包括外部固定裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述外部固定裝置包括牽張成骨環(huán)系統(tǒng)、六足器、或泰勒空間框架。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，捕捉至少一個(gè)額外圖像，并且為至少一個(gè)額外圖像的每一個(gè)計(jì)算相應(yīng)的變換矩陣。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述固定裝置包括至少一個(gè)固定器元件，所述第一變換矩陣是基于所述至少一個(gè)固定器元件中的第一選定固定器元件在所述第一圖像中的位置與所述第一選定固定器元件在三維空間中的對(duì)應(yīng)位置的比較而被計(jì)算的，而所述第二變換矩陣則是基于所述至少一個(gè)固定器元件中的第二選定固定器元件在所述第二圖像中的位置與所述第二選定固定器元件在三維空間中的對(duì)應(yīng)位置的比較而被計(jì)算的。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第一和第二變換矩陣分解為相應(yīng)的第一和第二多個(gè)成像場(chǎng)景參數(shù)。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述至少一個(gè)固定器元件包括在所述第一和第二圖像中識(shí)別出的所述固定裝置的單個(gè)部件。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第一選定固定器元件對(duì)應(yīng)于所述固定裝置的第一部件，而所述第二固定器元件對(duì)應(yīng)于所述固定裝置的第二部件，所述第二部件與所述第一部件不同。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述至少一個(gè)固定器元件包括不透射線的標(biāo)記元件。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述至少一個(gè)固定器元件由點(diǎn)、線或二次曲線表示。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述三維表示是使用所述相應(yīng)的第一和第二多個(gè)成像場(chǎng)景參數(shù)、骨單元在所述第一圖像中的位置、以及骨單元在所述第二圖像中的位置而被重構(gòu)的。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述骨單元包括所述第一或第二骨段的解剖結(jié)構(gòu)特征。
15.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述三維表示是使用所述相應(yīng)的第一和第二多個(gè)成像場(chǎng)景參數(shù)、多個(gè)骨單元在所述第一圖像中的相應(yīng)位置、以及多個(gè)骨單元在所述第二圖像中的相應(yīng)位置而被重構(gòu)的。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述多個(gè)骨單元中的每一個(gè)包括所述第一骨段的至少一個(gè)解剖結(jié)構(gòu)特征和所述第二骨段的至少一個(gè)解剖結(jié)構(gòu)特征。
17.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，具有存儲(chǔ)在其上的計(jì)算機(jī)可讀指令，所述計(jì)算機(jī)可讀指令在由處理器執(zhí)行時(shí)執(zhí)行矯形外科固定影像分析方法，所述方法包括 經(jīng)由成像器捕捉固定裝置和附接到其上的第一和第二骨段的第一和第二圖像，其中，所述第一圖像從第一定向捕捉，所述第二圖像從第二定向捕捉，所述第二定向與所述第一定向不同； 獲得多個(gè)成像場(chǎng)景參數(shù)；以及 基于所述多個(gè)成像場(chǎng)景參數(shù)重構(gòu)所述第一和第二骨段相對(duì)于所述固定裝置的三維表/Jn ο
18.如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述第一和第二圖像相對(duì)于彼此不垂直。
19.如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述方法還包括識(shí)別多個(gè)固定器元件在所述第一和第二圖像中的相應(yīng)位置。
20.如權(quán)利要求19所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，利用所述多個(gè)固定器元件的識(shí)別位置構(gòu)造分別與所述第一和第二圖像相對(duì)應(yīng)的第一和第二變換矩陣。
21.如權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述多個(gè)成像場(chǎng)景參數(shù)通過(guò)分解所述第一和第二變換矩陣而獲得。
22.如權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述方法還包括識(shí)別多個(gè)骨單元在所述第一和第二圖像中的相應(yīng)位置，所述骨單元包括所述第一和第二骨段的解剖結(jié)構(gòu)特征。
23.如權(quán)利要求22所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述三維表示還基于所述多個(gè)骨單元的相應(yīng)位置而被重構(gòu)。
24.一種操縱物體的方法，所述方法包括 將操縱裝置附接到第一和第二物體上； 從第一定向捕捉所述操縱裝置和所述物體的第一圖像； 從第二定向捕捉所述操縱裝置和所述物體的第二圖像； 識(shí)別多個(gè)操縱裝置部件在所述第一和第二圖像中的相應(yīng)表示； 利用所述相應(yīng)表示的位置分別計(jì)算針對(duì)所述第一和第二圖像的第一和第二變換矩陣； 將所述第一和第二變換矩陣分解為相應(yīng)的第一和第二多個(gè)成像場(chǎng)景參數(shù)； 重構(gòu)所述第一和第二物體相對(duì)于所述操縱裝置的三維表示； 計(jì)算用于所述操縱裝置的幾何形狀變化，所述幾何形狀變化表示所述第一和第二物體相對(duì)于彼此的再定位；以及 實(shí)施所述幾何形狀變化以使所述第一和第二物體相對(duì)于彼此再定位。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述三維表示是使用所述相應(yīng)的第一和第二多個(gè)成像場(chǎng)景參數(shù)、至少一個(gè)所述物體的元件在所述第一圖像中的位置、以及至少一個(gè)所述物體的元件在所述第二圖像中的位置而被重構(gòu)的。
全文摘要
提供了矯形外科固定和影像分析的方法。捕捉附接到固定裝置上的第一和第二骨段的圖像。在所述圖像中識(shí)別出的固定器元件能被用于獲得成像場(chǎng)景參數(shù)。在所述圖像中識(shí)別出的骨單元能夠與所述成像場(chǎng)景參數(shù)一起使用以重構(gòu)所述第一和第二骨段相對(duì)于所述固定裝置的位置和/或定向的三維表示。
文檔編號(hào)A61B17/66GK102883671SQ201180023213
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
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